孙中银 李强

成都地铁运营有限公司 610081

摘要：研究目的：钢弹簧浮置板减振道床近年来在国内城市地铁建设中得到了广泛的应用，由于地铁建设要求高、专业众多、工期紧迫，研究其减振性能及其与相关施工工序的科学衔接显得尤为必要。

研究结论：相比别的减振方式，钢弹簧浮置板道床具有减振效果明显、少维修等优点，同时通过对各施工工序的科学安排，可弥补钢弹簧浮置板减振道床施工周期长的缺陷，进一步发挥其在城市轨道交通建设中特殊减振地段的重要作用。

关键词：地铁；钢弹簧浮置板；减振；施工

一 概况

如何解决城市轨道交通中振动和噪声对周围环境和居民的影响，成为地铁建设的焦点，也是城市轨道交通建设能否可持续发展的关键之一。在国外轨道交通建设中采用了钢弹簧浮置板道床轨道结构，如在德国、日本、韩国、新加坡等国得到应用和推广。国内最先在北京地铁、上海、广州等城市随后也相继采用。

成都地铁是成都城市轨道交通系统。成都地铁1号线一期工程于2005年12月28日正式启动建设，2010年9月27日正式投入运营。全长36km，共设车站28 座。为南北向骨干线，北起升仙湖，向南串联文殊院、成都国铁最大的客运火车站──火车北站，成都城市中心广场──天府广场，火车南站，成都市城市新核心──世纪城，至华阳的华龙路附近。（1号线一期工程（升仙湖──世纪城），已于2010年9月27日正式投入运营），根据勘察设计要求及线路实际工矿，成都地铁1号线升仙湖至火车北站区段，骡马市至天府广场区段采用了钢弹簧浮置板轨道结构。

二 钢弹簧浮置板减振轨道简介

一）钢弹簧浮置板道床简介

钢弹簧浮置板轨道结构是一种新型的特殊减振轨道结构形式，由道床板、钢弹簧隔振器、剪力铰、密封条、水平限位装置、钢轨与扣件等组成。它将具有一定质量和刚度的混凝土道床板置于钢弹簧隔振器上，构成质量-弹簧-隔振系统。其基本原理就是在轨道和基础间插入一固有频率远低于激振频率的线性隔振器，借以减少传入基础的振动量，是减小向下部结构传振和传声的最有效方法。弹簧---质量---道床隔振系统的隔振作用的有效性，主要取决于道床的质量、弹簧的刚度及相互作用。经过钢弹簧浮置板到床的隔离，列车产生的强大振动只有极少量会传递到下部结构，对下部结构和周围环境起到很好的保护作用。

钢弹簧浮置板技术几乎可用于各种轨道交通线路，包括：有轨电车、轻轨、地铁、城际铁路、高速客运专线等。

1、道床板

每块道床板长度一般情况在30m左右，厚度在300mm---500mm之间，由C40混凝土和HRB400级钢筋一次性浇注而成，有良好的整体性。道床板的断面形式根据其所处工况的不同，有所区别。

2、钢弹簧隔振器

钢弹簧隔振器由外套筒、内套筒和调平钢板等部件构成。外套筒与浮置板结构浇筑为一个整体，内套筒内有钢弹簧和专用阻尼材料。

钢弹簧采用磨皮工艺，以保证表面质量及尺寸精度，弹簧表面喷涂一层厚70μm的环氧树脂，应经过喷丸、磷酸盐处理、裂纹检查。套筒经双层热浸镀锌，其关键部件、弹簧设计寿命及阻尼老化寿命大于50年。钢弹簧按《螺旋弹簧疲劳试验规范》GB/T16947标准经过300万次循环载荷作用后，内、外弹簧无断裂和任何裂纹。隔振器内套筒使用的粘滞阻尼材料是隔而固集团公司的专有技术，保证隔振器在500Hz以下无共振区，动态刚度等于静态刚度。温度在+80℃和-40℃之间，隔振器在额定载荷下能正常工作，阻尼材料的性能不会发生永久性变化。

3、剪力铰

剪力铰布置在两块道床板之间，主要由销轴和轴套两个部件组成，分别与两块道床板端部的钢筋混凝土浇注在一起。道床板工作状态下，剪力铰起着传递剪力、协调道床板变形的重要作用。

4、辅助水平限位装置

辅助水平限位装置安装在基底混凝土内，隔振器内筒置于其上，二者形成配合，但相互间有一定间隙。正常工作状态下，列车运行产生的水平力完全由隔振器与基底的摩擦力承受，辅助水平限位装置并不参与工作。只有在非正常偶遇情况下（如地震、事故等）才有可能参与工作，提供附加安全水平约束。因此，水平限位装置只是钢弹簧浮置板隔振系统的一项辅助安全措施。

5、钢轨与扣件

钢轨和扣件在钢弹簧浮置板道床地段的布置、安装等技术要求与普通地段完全相同。

二）钢弹簧浮置板道床隔振原理

钢弹簧浮置板道床是将具有一定质量和刚度的混凝土道床板置于钢弹簧隔振器上，构成质量-弹簧-隔振系统。道床板与底部及侧面的隧道结构相隔离，两者之间通过钢弹簧隔振器相接，隔振器上部结构的动扰力通过隔振器传递到结构底。在此过程中由隔振器进行调谐、滤波、吸收能量，达到隔振、减振的目的。

尽管浮置板具有很多高阶振动模态，但对隔振效果起关键作用的是浮置板-弹簧系统的6个低阶刚体固有振动模态，其隔振原理仍然可以用单质量-单自由度振动体系来分析。由于激振力可以分解为不同频率正弦变化的激力的叠加，所以，可假设激振力是某一正弦函數，横坐标轴是激振频率与系统固有频率之比，简称调谐比；纵坐标轴为传递到基础上的基础力振幅与激振力振幅之比VF，简称传递比。当调谐比接近1时，即当激振频率接近系统固有频率时，传递比大于1，系统处于共振区；而当调谐比大于以后，系统进入隔振区，传递比开始小于1，基础力动载振幅小于激振力振幅，激振力被惯性质量的惯性力部分平衡掉。而当调谐比远大于以后，质量块的惯性力与激振力相位相反，而数值接近，相互平衡掉，仅有静荷载和小部分残余动荷载通过弹簧阻尼元件传到基础上。

浮置板隔振系统的设计原则是，应使浮置板的结构固有频率避开地铁车辆运行时的激振频率，并使浮置板的主要固有频率，尤其是垂向固有频率尽量远低于激振频率倍以下，可取得好的隔振效果。

三 总述

从目前运营状况来看，成都地铁1号线升仙湖至火车北站区段，骡马市至天府广场区段采用了钢弹簧浮置板轨道结构。达到了减震防噪的作用。全国而言，钢弹簧浮置板减振系统早已在北京地铁、上海地铁、广州地铁中得到采用，近年来逐步用到深圳地铁、南京地铁、杭州地铁，成为国内地铁建设不可分割的组成部分，可以预见该技术具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]GB50299—1999，地下铁道工程施工及验收规范[S].

[2]张宝才，等.钢弹簧浮置板隔振道床在北京城铁敏感路段的应用[J].铁道建筑，2003（增刊）：26-28.

[3]王建立，等.盾构隧道中钢弹簧浮置板道床的施工技术[J].铁道标准设计，2007（10）：47-50.

作者简介：

孙中银：生于1975年，现为成都地铁运营公司轨道技术高级主管，从事轨道检修管理工作，对轨道检修、打磨及检测技术有一定研究。